V. биохимические изменения продуктов при термической обработке

Во время термической обработки неизбежно происходят потери эссенциальных пищевых компонентов (витамины, аминокислоты,белки и т.д.). При их оценке необходимо учитывать степень их разрушения, достаточность в пищевом рационе и т.д. В то же самое время, термическая обработка способствует улучшению органолептических показателей продукта, разрушению токсинов, ингибиторов ферментов и пр. [5, 10].

Положительный эффект влияния термической обработки на пищевые продукты

Многие из бобовых содержат токсины и ингибиторы пищеварительных ферментов, термостабильность которых различна. Ингибиторы, содержащиеся в муке, термолабильны, в фасоли – умеренно лабильны, а в зеленом турецком орехе – очень стабильны. Кроме того, в данных продуктах содержится токсин фитогемоглютинин. Для их инактивации необходима термическая обработка. Степень термической обработки фасоли и сои оценивается по изменениям содержания лизина, фермента уреазы и самих ингибиторов.

В некоторых пищевых продуктах (фасоль, горошек) содержатся вещества, мешающие абсорбции минеральных веществ (цинк, марганец, медь и железо) и витаминов (В₆, D и Е) в пищеварительном тракте.

Некоторые токсины по своей химической природе являются белками, поэтому при нагревании они инактивируются. Установлено, что достаточно 10 минут варки для инактивации токсинов, содержащихся в фасоли, в том числе и гемоглютинина. В результате этого повышается биологическая ценность протеинов фасоли.

При нагревании яичного белка инактивируется мукопротеин авидин, который может связываться с витамином биотином и делать его физически неактивным.

Некоторые виды рыб содержат фермент тиаминазу, который может разрушать тиамин, если рыба употребляется в сыром виде.

Во многих зерновых культурах ниацин находится в связанной форме, которая биологически неактивна и может освободиться при тепловой обработке.

Отрицательный эффект влияния термической обработки на пищевые продукты

Витамины

Витамин А. В продуктах животного происхождения он встречается в виде ретинола, а в растениях – в виде различных каротиноидов, в основном, β-каротина. В пище они находятся в растворенном состоянии в жирах. Химическая формула витамина А содержит сопряженные двойные связи, поэтому он нестоек к окислению. Скорость его окисления зависит от скорости окисления жиров, т.е. от таких факторов, как температура, воздух, свет и следы тяжелых металлов (железо и медь).

Обе формы витамина стабильны при изменении рН, но при рН≤4,5 протекает изомеризация от транс- до менее активной цис-формы.

Стабильность витамина зависит от вида пищи. Он очень стоек в печени, где при жарении (если в центре куска температура достигает 76 ⁰С) потери доходят до 10%. Потери β-каротина с концентрацией 0,05% в маргарине через 6 мес. составляют 20%, если маргарин хранится при -20 ⁰С. Витамин А в масле разрушается лишь на 5% при -18 ⁰С через 9 месяцев.

Ретинол, находящийся в масле, маргарине, цельном сухом молоке, обогащенных мучных изделиях и картофельных чипсах, очень хорошо сохраняется при комнатной температуре.

При варке в воде витамина А, после его растворения в маргарине, 16% разрушается через 30 минут, 40% через 1 час и 70% через 2 часа. Жарение при 200 ⁰С свежего и топленого масла, обогащенных витамином А, привело к разрушению 40% через 5 минут, 60% через 10 минут и 70% через 15 минут. При жарке маргарина, обогащенного витамином А, в течение 30 минут при 130-160 ⁰С, разрушается 75% витамина А, а если в течение 20 минут при 175-200 ⁰С – почти полностью.

Молоко, освещаемое дневным светом в течение 6 часов, теряет 10% витамина А. Когда витамин А вводится в молочный порошок, его потери незначительны. При 37 ⁰С через 9 месяцев потери составляют 25% в отношении витамина А, 15% в отношении витамина Е и 30% в отношении витамина С.

Содержание витамина А изменяется при сушке, а также стерилизации плодов и овощей. Бланширование и замораживание почти не влияют на активность витамина А.

При сушке овощей горячим воздухом и атмосферном давлении витамин А разрушается почти полностью, а при вакуумной сушке – до 10-20%.

Тиамин (витамин В₁). После витамина С по нестабильности следует тиамин. Он нестоек в нейтральном и щелочном растворах и на него влияют лишь ионы металлов, например, меди. При низком рН и на свету он стоек даже при 120 ⁰С. В пищевых продуктах он встречается в трех состояниях – свободном, связанном с пирофосфатами и связанном с белками. Диоксид серы его разрушает полностью. При рН=6 он разрушается моментально. SO₂ в количестве 0,1% при 4 ⁰С за 48 часов разрушает 90% витамина В₁, в количестве 0,04% и при тех же условиях – 55%, а последующая обжарка повышает потери до 90%.

Основные потери наблюдаются при экстракции. Нарезанные и тонко измельченные пищевые продукты теряют 20-70% тиамина. Если мясо измельчить на кусочки размерами 0,5-1 см и сварить, то через 15 минут 80% водорастворимые витамины могут экстрагироваться.

У овощей, не содержащих много тиамина, потери при бланшировке больше, чем при сушке и замораживании. У моркови и картофеля, когда они нарезаны, потери при бланшировании составляют 20-30%.

Если рис варить в дистиллированной воде, то потери не замечаются, при варке в питьевой воде они достигают 8-10%, а в известковой воде – 36%.

При бланшировании и сушке капусты потери доходят до 25%, но если прибавить SO₂ при бланшировке, то они составляют 85%.

Рибофлавин (витамин В₂) встречается в основном в связанном состоянии с фосфатами в виде мононуклеотида и флавиндинуклеотида. В молоке находится в свободной форме.

Он легко экстрагируется при мойке и бланшировании, но стоек против окисления и низкого значения рН. Он не разрушается даже при 130 ⁰С, но легко разрушается в щелочных условиях. SO₂ на него не влияет. Рибофлавин чувствителен к свету, особенно если он находится в молоке. В кислой и нейтральной среде он превращается в лумихром, а в щелочной – в лумифлавин. Лумифлавин разрушает витамин С молока. Даже незначительные потери рибофлавина (около 5%) могут привести к очень большим потерям витамина С в этом продукте – до 50%.

Ниацин. В пище встречается в виде никотиновой кислоты и никотинамида, которые имеют одинаковую биологическую ценность. Ниацин является очень стойким и потери наступают лишь при мойке и бланшировании (10% у моркови, лука и картофеля).

Фолиевая кислота. Относительно стоек витамин при нагревании в слегка кислой среде, но при рН ниже 5 стойкость понижается. Окисление разрушает фолиевую кислоту. В зависимости от содержания кислорода в молоке, обработанном методом ультравысокой температуры, потери при хранении колеблются от 20 до 100%. Аскорбиновая кислота предохраняет его от разрушения, свет ускоряет разрушение. Его потери в томатном соке в светлой бутылке составляют 30%, в темной – 7%.

В вареном и жареном картофеле потери доходят до 0%, в вареной капусте – до 100, в вареных яйцах – 70, в жареных – 30%.

Замачивание в воде рыбы тунца в течение 1 2часов приводит к потере 5% витамина, бланширование в воде при 100 ⁰С вызывает потери до 20% через 5 минут, 25% через 10 минут и 45% через 20 минут. Стерилизация в жестяных банках при 118 ⁰С за 30 минут приводит к потере 10% витамина.

При варке капусты в течение 5 минут потери составляют 45%, а картофеля – 10%. при варке печени в течение 15 минут потери доходят до 90%, а мяса через 15 минут – более чем до 50%.

По ходу всего технологического процесса переработки плодов, овощей и молока суммарно теряется 70% свободных фолатов, причем 0-10% теряются при бланшировке паром, 20% - при приготовлении пищи под давлением и 25-50% при варке в открытых аппаратах. При хранении в замороженном состоянии потерь нет, но при размораживании они составляют 30%.

Витамин В₆. Он существует в трех формах – пиродоксин (пиридоксол), пиридоксал и пиридоксамин. Первые две основные, встречаются в растительной пище; пиридоксал и пиридоксамин – в продуктах животного происхождения.

Пиридоксин очень стоек к теплу и не теряется во время стерилизации. Две другие формы (аминная и альдегидная) более чувствительны к теплу. В молоке, однако, он менее устойчив и потери значительны при стерилизации и сушке молока.

При приготовлении пищи в кислых и щелочных средах и наличии окислителей В₆ стабилен. Основные потери происходят из-за растворения в воде. При приготовлении замороженных овощей потери составляют 20-40%. При варке мяса потери доходят до 50% в зависимости от условий варки.

В консервированном мясе витамин В₆ теряется на 40%, в консервированных овощах – на 60-80%, в замороженных овощах – на 40-60%. Нет потерь в сушеном молоке и мясе.

Витамин С. Включает в себя аскорбиновую кислоту (АК) и дегидроаскорбиновую кислоту (ДГАК). Витамин С легко экстрагируется. В тканях разрушается путем окисления с помощью ферментов в отсутствие кислорода. Свет на него не влияет, когда нет рибофлавина, а в его присутствии разрушается очень быстро. Относительно стоек проти ионизирующей радиации. Сульфиты предохраняют его от окисления. Сухая капуста, подвергнутая обработке диоксидом серы, содержит в 2 раза больше витамина, чем капуста, не обработанная SO₂.

Стручковая фасоль при 22 ⁰С теряет 24%, а при 10 ⁰С – 10% витамина С. У брокколи потери составляют при 22 ⁰С 50% через 24 часов и 80% - через 96 часов; при 10 ⁰С – 10-30% через 24 часа и 25-40% через 96 часов.

Потери при бланшировке зависят от степени измельчения сырья и от количества добавляемой воды.

Кислород быстро разрушает витамин С. Высушенные на солнце плоды и овощи почти не содержат витамина С. Воздух в консервных банках также окисляет продукты.

Анаэробное разрушение витамина С ускоряется сахарозой и фруктозой, при этом образуется фурфурол. Процесс образования фурфурола не зависит от рН, но скорость повышается в диапазоне рН=3-4. Вот почему в консервы желательно добавлять достаточное количество витамина С с таким расчетом, чтобы после 8-15% потерь при консервировании остальное количество стабильно сохранялось в течение 12 месяцев. Если в продукте содержатся антоцианы, потери витамина С увеличиваются.

Витамин D. Он считается стойким. Разрушают его окисленные жиры, но он стоек в копченой рыбе, пастеризованном и стерилизованном молоке высушенных распылительной сушкой яйцах. При сушке разрушается примерно 25-35% витамина D.

Витамин Е или токоферол является жирорастворимым, водой не экстрагируется. Он является естественным антиоксидантом в растительном масле, легко разрушается под действием воздуха и света. Теплота и медь ускоряют его разрушение. Скорость разрушения его невелика, и потери при переработке незначительны, даже при температуре жарения. Несмотря на то, что потери при жарении пищевых продуктов составляют всего 10%, масло, адсорбированное продуктом, в процессе хранения легко теряет витамин Е даже при -12 ⁰С. Жареный картофель теряет 48% через 2 недели при комнатной температуре, до 70% через 4 недели и 77% - через 8 недель. При температуре -12 ⁰С потери через 4 недели составляют 63%, через 8 недель – 68%.

При варке шпината, капусты, моркови разрушается 30% токоферола. Потери витамина Е при стерилизации незначительны.

Пантотеновая кислота. Имеет оптимальную стойкость при рН=6-7. Более стабильна при более высоком рН, но чувствительна при рН=3-4. Стойка против теплоты и света. При бланшировании картофеля и моркови, при сушке картофеля потери незаметны, при сушке лука достигают 10%.

Витамин В₁₂ (цианкобаламин). Устойчив при нагревании в кислой и нейтральной среде. В молоке теряется около 10% при пастеризации в результате взаимодействия с витамином С и сульфгидрильными соединениями. В отсутствие кислорода потери не наблюдаются. На витамин В₁₂ оказывают влияние как окислители, так и редуцирующие вещества. Замороженные мясо и рыба теряют до 20% В₁₂. При стерилизации потери составляют 10-20%.

Биотин (витамин Н). Стоек при нагревании, в разбавленных кислотах и щелочах и на воздухе, не инактивируется пероксидазой. при сушке и стерилизации молока и при стерилизации рыбы стоек.

Белковые вещества

Изменение аминокислот. Лизин, цистин и метионин являются очень чувствительными аминокислотами.

При нагревании казеина, содержащего 4% влаги, с глюкозой 24 часа при 90 ⁰С значительно понижается количество 11 аминокислот: метионина – на 25%, аспарагиновой и глутаминовой кислот, треонина, серина, глицина, гистидина и аргинина – на 25-30%, лизина и аланина – на 85%. Большие потери наблюдаются при 80%-ной влажности. Присутствие глюкозы всегда увеличивает потери. При влажности 4% потери лизина в 2 раза больше в присутствии глюкозы (от 13 до 22%). На другие аминокислоты глюкоза влияет мало. В отсутствие глюкозы потери цистина, метионина, тирозина и аргинина при влажности 4% составляют 10-20%.

При стерилизации и хранении пищи некоторые аминокислоты связываются с различными субстанциями и полученные соединения не расщепляются ферментами в желудке, но гидролизуются кислотами при их количественном определении.

Повреждение белков при консервировании.

Основные повреждения белков:

- при медленном нагревании наступает денатурация без потери пищевой ценности. Специфические биологические свойства протеиновой молекулы, ее ферментативная и гормональная активность теряются. Изменяются физические и химические свойства. Фибриллярные белки изменяют свою эластичность, сгибаемость и длину. Глобулярные протеины изменяют растворимость, вязкость, осмотические свойства и электрофоретическую подвижность. Эти изменения в молекуле протеинов изменяют свойства пищи, но не влияют на ее пищевую ценность. Например, у сваренного яйца пищевая ценность сохранена, но свойства протеина изменены;

- медленное нагревание в присутствии редуцирующих сахаров приводит к созданию связей между лизином и редуцирующими веществами. Полученный комплекс не может гидролизоваться пищеварительными ферментами. Это происходит при реакции Майяра;

- очень продолжительное нагревание вызывает деструкцию аминокислот путем их полного разложения и образования связей между аминокислотами, т.е. образуются аминокислотные комплексы. Это происходит при температурах 180-300 ⁰С;

- при обработке в щелочной среде и окислении белки также повреждаются.